## Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil
Available online at: http://ejournal2.pnp.ac.id/index.php/jirs/

## Identifikasi Kapasitas Tampang Minimum dan Stabilitas Mulut Muara Sungai Siak Propinsi Riau
1,* Bambang Sujatmoko , 2 Rizki Pratama , 3 Andy Hendri , 4 Rinaldi 1, 2, 3, 4 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru, 28293, Indonesia *Corresponding author: b.sujatmoko@eng.unri.ac.id

## Abstract
Changes in river mouth section capacity caused by instability of river mouth stability would influence flow conditions in  upstream  estuaries,  as  impacted  by  unsmooth  drainage  of  river  flow.  Section  river  capacity  and  mouth  river stability of Siak River would be evaluated by the output of tidal prism at the estuary. The tidal prism was predicted by Hecras software. Input data for hydrodynamic simulation consisted of river geometric data, river bed condition, and  boundary  condition  (discharge  and  water  level). The  maximum  daily  rainfall  data  and  Siak’s  catchment parameter could predict flood discharge. Longshore sediment transport netto data could be calculated using wave depth data, wave velocity data and direction of wave around the mouth river. The results of the tidal prism calculation show that the  existing  cross-sectional  area  of the mouth  of  the  Siak  River  estuary can  only  drain the  volume  of water  due  to  discharge  and  tides  in  the  2-year  return  period  (Amin  =  3,115  m2  <  A  ada  =  3,225  m2),  while  for discharge with other return periods, the capacity of the cross-section river is not sufficient. The excess discharge will flow upstream as a backwater. Siak River mouth stability is still relatively good and stable, with a stability number (S) of more than 388,0 (requirement: S > 150). The start of the backwater effect at KM+220 (60 km from the mouth of  the  river)  caused  a  significant  change  in  water  level  (0.94  m)  due  to  the  damming  of  the  flow  caused  by  the influence of tides and the bifurcation node of the river (delta).
Keywords: flood, section river capacity, river mouth stability, tidal prism

## Abstrak
Perubahan  kapasitas  tampang  muara  sungai  akibat  terganggunya  kestabilan  mulut  muara  akan  mempengaruhi kondisi  aliran  di  bagian  hulu  muara,  sebagai  dampak  dari  tidak  lancarnya  pembuangan  debit  sungai.  Kapasitas tampang dan kestabilan muara sungai Siak akan dievaluasi menggunakan keluaran prisma pasang surut di muara. Prisma  pasang  surut  ini  diprediksi  dengan  bantuan  software  Hecras.  Input  data  untuk  simulasi  berupa  data geometrik sungai, kondisi dasar sungai, data debit banjir dan data pasang surut. Data debit banjir diprediksi  dengan data hujan harian maksimum dan parameter DPS Siak. Data angkutan sedimen netto sepanjang pantai diprediksi dengan menggunakan data tinggi gelombang, cepat rambat gelombang, arah gelombang datang di sekitar muara Siak. Hasil hitungan prisma pasang surut menunjukkan bahwa luas tampang mulut muara sungai Siak yang ada saat ini hanya dapat mengalirkan volume air akibat debit dan pasang surut pada periode ulang 2 tahunan (Amin = 3.115 m2 < A ada = 3.225 m2), sedang untuk debit dengan kala ulang yang lain, kapasitas tampangnya tidak cukup dan kelebihan debit akan dialirkan ke hulu sungai sebagai back water . Stabilitas mulut/muara sungai Siak masih relatif baik dan stabil dengan angka kestabilan lebih dari 388,0 (syarat : S>150). Mulai terjadinya back water effect di KM+220 (60 km dari muara sungai) menyebabkan perubahan elevasi muka air yang cukup signifikan (0,94 m) akibat  adanya  pembendungan  aliran  yang  disebabkan  adanya  pengaruh  air  pasang  dan  simpul  percabangan sungai (delta).
Kata kunci: banjir, kapasitas tampang, stabilitas mulut sungai, prisma pasang surut
Bambang Sujatmoko 1 , Rizki Pratama 2 Andy Hendri 3 , Rinaldi 4
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024

## 1.  Pendahuluan
Muara  sungai  Siak  berfungsi  selain  sebagai sarana tranportasi, yang utama adalah sebagai pengeluaran  atau  pembuangan  debit  sungai terutama  pada  waktu  banjir,  ke  laut.  Karena letaknya yang berada di ujung paling hilir, maka debit aliran di muara sungai adalah lebih besar dibanding  tampang  sungai  di  sebelah  hulu muara. Selain  itu,  muara  sungai  juga melewatkan  debit  yang  dialirkan  oleh  pasang surut  air  laut  yang  lebih  besar  daripada  debit sungai.  Sesuai  dengan  fungsinya,  muara sungai harus cukup lebar dan dalam (kapasitas tampang harus besar).
Penutupan dan pendangkalan di muara sungai Siak menyebabkan perubahan kapasitas tampang muara sungai yang berakibat timbulnya  luapan  air  (banjir)  di  bagian  hulu muara  sungai.  Kapasitas  tampang  di  muara sungai Siak saat ini perlu dievaluasi besarannya  apakah  sudah  memenuhi  kriteria Kapasitas  Tampang  minimum  atau  tidak, mengingat kejadian banjir yang terjadi di bagian hulu muara pada debit-debit dengan kala ulang dan  tinggi  pasang  surut  tertentu.  Bila  kondisi tampang  yang  ada  sekarang  tidak  memenuhi kriteria tampang minimum, maka tampang yang ada  harus  diperbesar  agar  luapan  air  di  hulu muara dapat diminimalisir dan pada kondisi ini dapat  pula  ditentukan  Stabilitas  Mulut  Sungai untuk mengetahui kondisi mulut sungai apakah relatif baik [1].
Kondisi  muara  sungai  sangat  ditentukan  oleh beberapa parameter pembentuk muara sungai, yaitu  debit  aliran  sungai,  sedimen  sungai, pasang  surut,  gelombang,  angkutan  sedimen
pantai [2]. Pengaruh kelima parameter tersebut
terhadap pembentukan muara berubah
terhadap waktu. Pada musim kemarau pengaruh  sungai  dan  sedimen  yang  terangkut terhadap  pembentukan  muara  kecil,  sedang pada musim penghujan pengaruhnya terhadap pembentukan  muara  lebih  dominan  [3]. Pengaruh  gelombang  dan  angkutan  sedimen pantai  lebih  dominan  pada  musim  kemarau, karena pada saat tersebut debit sungai kecil.
Dalam  kaitannya  dengan  permasalahan  di muara sungai, ada satu parameter penting yang perlu dianalisis yaitu prisma pasang surut ( tidal prism ).  Prisma  pasang  surut  dari  suatu  muara
sungai didefinisikan sebagai volume air dari laut yang masuk ke atau keluar dari sungai melalui mulut  sungai  antara  titik  balik  air  surut  ( low water  slack )  dan  titik  balik  air  pasang  ( high water  slack )  berikutnya  atau  sebaliknya.
Apabila tidak ada debit dari hulu sungai, maka volume air yang masuk ke sungai pada saat air pasang  dan  yang  keluar  pada  saat  air  surut adalah sama [4]. Prisma pasang surut dihitung dengan persamaan berikut [2] :
  dt t Q P s p atauT T   0 (1)
dengan  P  adalah  prisma  pasang  surut,  Tp adalah  periode  air  pasang,  Ts  adalah  periode air  surut,  Q(t)  adalah  debit  yang  lewat  mulut sungai, dan T adalah periode pasang surut = Tp + Ts.
Penjelasan perhitungan tentang prisma pasang surut  diberikan  pada  Gambar  1.  Titik  balik ( slack ) terlambat (bergeser) terhadap muka air tinggi  dan  rendah.  Hal  ini  disebabkan  karena adanya tampungan air di sungai (pada bantaran
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
atau  daerah  genangan)  dan  gesekan  dengan dinding  sungai.  Pada  saat  titik  balik  tersebut kecepatan aliran adalah nol. Selama periode air pasang  dan  mulai  dari  titik  balik  air  surut, kecepatan aliran meningkat dan air laut masuk ke  sungai  melalui  mulut  sungai.  Setelah mencapai  maksimum  di  sekitar  tengah-tengah antara dua titik balik yang berurutan, kecepatan aliran berkurang sampai menjadi nol pada titik balik air pasang. Pada waktu air surut, air yang tertampung di sungai mengalir kembali ke laut.
Dengan  mengukur  tampang  lintang  dan kecepatan aliran di mulut sungai dapat dihitung debit  aliran.  Gambar  1.a  menunjukkan  debit aliran  melalui  mulut  sungai  sebagai  fungsi waktu.  Prisma  pasang  surut  dapat  diketahui dengan  menghitung  luasan  antara  kurva  debit air pasang atau air surut dan sumbu t. Apabila dari  hulu  sungai  terdapat  aliran,  maka  volume air  surut  lebih  besar  dari  pada  volume  air pasang (Gambar 1.b).
Gambar 1. Prisma pasang surut (Sumber: [2])
dengan A adalah luas tampang pada muka air rerata  untuk  kondisi    pasang  purnama  (m 2 ),  P adalah prisma pasang surut (m 3 )
Gambar 2. Hubungan Luas tampang A dan prisma pasut (Sumber : [2])
Gambar 2 menunjukkan hubungan antara luas tampang  aliran  minimum  di  muara  pada  muka air  rerata  (A)  dan  prisma  pasang  surut berdasarkan data yang digunakan oleh Jarrett.
1.1.  Angkutan sedimen sepanjang pantai
Perkiraan angkutan sedimen sepanjang pantai sulit  dilakukan.  Hal  ini  mengingat  bahwa ketelitian  rumus  angkutan  sedimen  sepanjang pantai  belum  memadai,  disamping  sulitnya mengumpulkan data yang benar dalam jangka waktu  lama  (tinggi  dan  periode  gelombang, arah  gelombang  dan  distribusinya  selama kurun  waktu  tertentu,  minimum  satu  tahun). Untuk  keperluan  hitungan  angkutan  sedimen biasanya  tinggi,  periode  dan  arah  gelombang serta  distribusinya  diprediksi  dari  data  angin. Transpor  sedimen  sepanjang  pantai  dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris.
Ada  beberapa  rumus  empiris  yang  diberikan oleh  banyak  ahli,  di  antaranya  adalah  yang diberikan oleh CERC [5],[2], yaitu
lb s P Q 39 , 0  (4)
b b b b lb C H g P    cos sin 8 2  (5)
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
Dengan Q s adalah transpor sedimen sepanjang pantai, P lb adalah fluks energi gelombang pada saat pecah, H b adalah tinggi gelombang pecah,
C b adalah  cepat  rambat  gelombang  pecah,  b adalah sudut datang gelombang pecah.
1.2.  Stabilitas Mulut Sungai
Faktor penting yang menentukan pembentukan mulut  sungai  adalah  prisma  pasang  surut  dan transpor sedimen sepanjang pantai total [6], [2], yang  dinyatakan  dalam  bentuk  P/M tot .  M tot tersebut adalah jumlah transpor sedimen netto dari berbagai arah gelombang datang di pantai yang  ditinjau  (m 3 /tahun).  Tabel  1  memberikan kondisi  stabilitas  mulut  sungai  untuk  berbagai interval nilai perbandingan P/M tot .
Tabel 1. Stabilitas mulut sungai berdasar P/M tot S = P/M tot Stabilitas S > 150
Kondisi relatif baik, bar kecil dan penggelontoran
100 < S < 150 Kondisi menjadi kurang baik, pembentukan offshore bar menjadi lebih berat
50 < S < 100
Bar dapat lebih besar, tetapi biasanya terdapat alur melalui bar.
20 < S < 50 Mulut sungai tertutup pada musim kemarau dan terbuka pada musim penghujan S < 20 Mulut sungai tidak stabil dan sangat sering tertutup (Sumber : [2])
1.3.  Formulasi  Matematis  Sirkulasi  Aliran  di

## Muara Sungai
Dampak  perubahan  kapasitas  muara  sungai terhadap banjir di daerah hulu dapat diprediksi dengan menggunakan model aliran tak mantap ( unsteady  flow )  [7].  Model  matematik  yang dipakai untuk studi penjalaran gelombang banjir dan  pasang  surut  adalah  paket  program HECRAS.  Program  tersebut  didasarkan  pada persamaan kontinuitas dan momentum.
Persamaan momentum digunakan pada situasi dimana  profil  permukaan  air  berubah  secara
cepat,  sehingga  dilakukan  perhitungan daerah pengaliran yang tercampur, perhitungan
struktur hidraulik, dan mengevaluasi profil pada saluran yang berhubungan atau bercabang [8]. Profil permukaan air dihitung dari satu potongan melintang  dengan  pemecahan  persamaan energi, dituliskan pada rumus (6) [8], [9]:
e h g V Z Y g V Z Y       2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2   (6)
Kehilangan energi akibat gesekan dan perubahan  tampang  (ekspansi  dan  kontraksi). Persamaan  kehilangan  tinggi  energi  dapat dijabarkan rumus (7).
  g V g V C S L h r e 2 2 2 1 1 2 2 2       (7)

## 2.  Metode Penelitian
2.1.  Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian berada pada Daerah
Pengaliran  Sungai  (DPS)  Siak  dan  berada  di
Utara kota Pekanbaru. Sepanjang sungai Siak banyak  terdapat  pemukiman  dan  industri. Panjang sungai Siak diperkirakan 280 km dan luas daerah pengaliran lebih kurang 11.026 km 2
(Gambar 3). Karakteristik sungai Siak mempunyai bentuk tampang melintang
mendekati bentuk V dan U dengan sedimentasi rendah. terdapat 4 buah stasiun pencatat curah hujan  yaitu:  Pekanbaru,  Pertapahan  Baru, Buatan  dan  Kandis.  DPS  Siak  berbatasan langsung  dengan  DPS  Rokan  dan  DPS Kampar.
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
2.2.  Bahan Penelitian
Data Tampang melintang sungai diperoleh dari pengumpulan  data  sekunder  yang  diperoleh dari  hasil  studi:  Pengembangan  Basis  Data Pencemaran  Laut  di  Kabupaten  Siak  dan Bengkalis  Tahun  2012  yang  dilakukan  oleh Pusat  Kajian  Pemanfaatan  Sumber  daya  Laut Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Universitas Riau.
Aliran yang terjadi pada sungai Siak
diperkirakan dengan software HECRAS. Untuk simulasi  aliran  diperlukan  data  input  pada program  yaitu  data  pasang  surut  dan  data hidrograph  debit  sungai  sebagai  kondisi  batas ( boundary condition ) [8].
Debit  banjir  di  sungai  Siak  diprediksi  dengan menggunakan  data  curah  hujan  maksimum harian  selama  kurun  waktu  minimal  10  tahun.
Perkiraan  kala  ulang  banjir  yang  terjadi  di sungai  Siak  diprediksi  menggunakan  Agihan Log Person Type III [10].
Pasang  surut  pada  sungai  Siak  cenderung bersifat  semi  diurnal  tide  dimana  dalam  satu hari terjadi 2 (dua) kali siklus pasang surut atau dua kali pasang dan dua kali surut. Data pasang surut yang digunakan merupakan data pasang surut  perkiraan  pada  bulan  Oktober  2020 (Gambar  4),  yang  diperoleh  dari  buku
“Pengukuran Pasang Surut Sungai Siak Tahun
2020”  yang  dikeluarkan  oleh  PLTU  Tenayan
Raya,  Pekanbaru,  2020 ”  [11].  Lokasi  stasiun pengukuran  perkiraan  data  pasang  surut adalah  01,2 o LS  102,2 o BT  (Dermaga  PLTU
Tenayan, Pekanbaru).
Untuk  mendapatkan  prisma  pasang  surut diperlukan  data-data  berupa  :  data  tampang
mulut  sungai,  data  kecepatan  pada  tampang dan hitungan debit melalui tampang tersebut.
Data pengukuran angkutan sedimen sepanjang pantai  di  sekitar  muara  Sungai  Siak  tidak tersedia.  Untuk  itu,  angkutan  sedimen  yang terjadi diperkirakan dengan rumus dan formula yang ada. Data-data pengukuran yang diperlukan  berupa  data  gelombang  (tinggi, arah,  dan  cepat  rambat  gelombang),  data kecepatan arus di  pantai,  kecepatan  dan  arah angin  dan  peta  bathimetri  pantai.  Data-data yang  ada  merupakan  data  hasil  pengukuran secara  umum  yang  diberlakukan  untuk Pelabuhan Sungai Duku, Pekanbaru (Tabel 2). Data-data  tersebut  diperoleh  dari  referensi “Informasi  Pelabuhan  Indonesia  Tahun  2021” yang dikeluarkan oleh Dinas Hidro-Oceanografi TNI-AL, 2021, Jakarta [12].
Gambar 4. Pasang Surut di Muara Sungai Siak di bulan
Oktober (Sumber : [11])

## 2.3.  Langkah / Tahapan Penelitian
Data  yang  diperlukan  dalam  studi  ini  adalah data  pasang  surut,  debit  sungai,  tampang lintang muara dan sungai, gelombang dan pet bathimetri. Data tersebut berupa data sekunder yang diperoleh dari beberapa studi yang pernah dilakukan.
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
Tabel 2. Data Gelombang, Angin dan Iklim di Pelabuhan
Sungai Duku, Pekanbaru Para- meter Periode Des- Jan- Feb Mar- Apr- Mei Jun- Jul- Agt Sep- Okt- Nop Angin Arah : TL/T/S/ BL Kec : 5-10 knot Domi nan : TL, 11- 21 knot Arah : TG/S/BD /BL Kec: 0,5- 10 knt Domi nan : TG/S, 11-21 knot Arah : T/TG/B D/B Kec : 9- 15 knot Domi nan : S/BD, 29 knot Arah : TG/BD/B /BL Kec : 0,5-10 knot Domi nan : TG, 11- 21 knot Gelom -bang H : 0,5- 1,0 m H: 0,3- 0,75 m H: 0,5- 1,5 m H: 0,3- 1,0 m Suhu T: 28,3-
30 o C T: 28,3-
32 o C T: 28- 32 o C T: 28-
30,2 o C
Kelem ba-ban RH: 65- 90% RH: 65- 80% RH: 70- 80% RH: 80- 85% Arus Utara max, V=2,5 knot  ;  Selatan max, V=2,0 knot
Sumber : [12]
2.4.  Langkah / Tahapan Penelitian
Data  yang  diperlukan  dalam  studi  ini  adalah data  pasang  surut,  debit  sungai,  tampang lintang muara dan sungai, gelombang dan peta bathimetri. Data tersebut berupa data sekunder yang diperoleh dari beberapa studi yang pernah dilakukan.
Prisma pasang surut dihitung dengan melakukan  pengukuran  elevasi  muka  air  dan kecepatan aliran di muara sungai. Pengukuran tersebut dilakukan secara kontinyu, atau paling tidak tiap satu jam atau 24 jam, yaitu pada saat pasang purnama dan pasang perbani.
Mengingat pengukuran tersebut membutuhkan waktu dan biaya besar, karena harus dilakukan secara kontinyu dan beberapa kondisi (pasang purnama, perbani, debit kecil, dan banjir), maka dalam  studi  ini  hitungan  prisma  pasang  surut dilakukan dengan menggunakan model matematik.
Model  matematik  aliran  di  muara  sungai didasarkan  pada  aliran  tak  mantap  ( unsteady flow ).  Untuk  pembuatan  model  tersebut
dibutuhkan  data  tampang  muara  dan  sungai, data  pasang  surut  sebagai  kondisi  batas  hilir, dan  data  hidrograf  debit  untuk  kondisi  batas hulu. Dalam model hidrolika ini digunakan paket program  HECRAS  untuk  menghitung  debit aliran  di  mulut  sungai  sebagai  fungsi  waktu. Aliran  tersebut  menuju  ke  sungai  pada  waktu pasang dan ke laut pada waktu surut.
Prisma pasang surut dihitung dengan mengintegralkan  debit  aliran  terhadap  waktu pada  waktu  air  pasang  dan  surut.  Prisma pasang  surut  yang  diperoleh  dapat  digunakan untuk menghitung luas tampang aliran minimum  di  mulut  sungai  (dengan  bantuan Gambar  2).  Selain  untuk  menghitung  luas tampang  minimum  mulut  sungai,  prisma pasang surut bersama-sama dengan angkutan sedimen  sepanjang  pantai  digunakan  untuk menentukan  stabilitas  mulut  sungai  (dengan Tabel 1).
Untuk menghitung angkutan sedimen
sepanjang pantai diperlukan data-data berupa: data  gelombang  berupa  tinggi,  arah  dan distribusinya,  serta  peta  bathimetri  dan  data dari studi refraksi dan gelombang pecah.

## 3.  Hasil dan Pembahasan
3.1.  Analisa Debit Banjir Rencana S Siak
3.1.1.  Analisa Curah Hujan Rencana
Perhitungan  curah  hujan  harian  maksimum berasal dari 4 stasiun hujan di DPS Siak yaitu Pekanbaru,  Pertapahan,  Buatan  dan  Kandis (lihat  Gambar  5)  dan  distribusi  frekuensi hujannya  dianalisa  dengan  agihan  Log- Pearson type III, dapat dilihat di Tabel 3.
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
Gambar 5. Lokasi 4 stasuin curah hujan di DPS Siak
Tabel 3. Perhitungan distribusi curah hujan dengan agihan
Log-Pearson III
No. Tahun Hujan Asli Hujan yang diurutkan, Ri (mm) (LogRi - LogRr) (1) (2) (3) (4) (5) 1 2007 79,5 98,7 0,1494 2 2008 54 82,4 0,0710 3 2009 69 81,5 0,0662 4 2010 75 79,5 0,0554 5 2011 65 75,0 0,0301 6 2012 70,5 72,2 0,0136 7 2013 59 71,2 0,0075 8 2014 70 70,5 0,0032 9 2015 81,5 70,0 0,0001 10 2016 68.4 69,0 -0,0061 11 2017 71,2 68,4 -0,0099 12 2018 98,7 65,0 -0,0321 13 2019 82,4 62,5 -0,0491 14 2020 72,2 59,0 -0,0741 15 2021 62,5 54,0 -0,1126 16 2022 54 54,0 -0,1126  = 1132,9 0,0000
Berdasarkan  parameter  statistik  data  curah hujan  Tabel  3  diperoleh  rumus  frekuensi  Log-
Pearson  III: 0685 , 0 * 845 , 1 G LogX T   .  Nilai parameter  pengali  G  ditentukan  berdasarkan harga koefisien kemencengan Cs dan peluang kejadian  P.  Besarnya  curah  hujan  rencana  di DPS  Siak  pada  berbagai  kala  ulang  ( return period ) dapat dilihat pada Tabel 4.
3.1.2.  Analisa Debit banjir rencana
Perhitungan  debit  banjir  rencana  di  DPS  Siak dalam  penelitian  ini  menggunakan  hidrograf
satuan sintetik Nakayasu. Yang perlu diperhatikan  perhitungan  debit  banjir  rencana dengan  metode  hidrograf  satuan  adalah  pola distribusi  hujan  jam-jaman,  hujan  efektif
( excess rainfall ) dan aliran dasar ( base flow ).
Tabel 3. Perhitungan distribusi .. (sambungan)
(LogRi - LogRr) 2 (LogRi - LogRr) 3 Pr emp (%) P=(m/(n+1)) *100 Tr log Ri (6) (7) (8) (9) (10) 0,0223 0,0033 5,882 17,00 1,994 0,0050 0,0004 11,765 8,50 1,916 0,0044 0,0003 17,647 5,67 1,911 0,0031 0,0002 23,529 4,25 1,900 0,0009 0,0000 29,412 3,40 1,875 0,0002 0,0000 35,294 2,83 1,859 0,0001 0,0000 41,176 2,43 1,852 0,0000 0,0000 47,059 2,13 1,848 0,0000 0,0000 52,941 1,89 1,845 0,0000 0,0000 58,824 1,70 1,839 0,0001 0,0000 64,706 1,55 1,835 0,0010 0,0000 70,588 1,42 1,813 0,0024 -0,0001 76,471 1,31 1,796 0,0055 -0,0004 82,353 1,21 1,771 0,0127 -0,0014 88,235 1,13 1,732 0,0127 -0,0014 94,118 1,06 1,732 0,0704 0,0008 Parameter Hitungan : Rata-rata, 70,81 Rata-rata Log(Ri) 1,845 St Dev, s 11,44 Stdev Log(Ri) 0,0685 Koef Cs 0,1817 Variasi Log(Ri) 0,0047 Koef Ck 0,1674
Tabel 4. Besarnya curah hujan rencana di DPS Siak
Kala Ulang T (thn) Prob, P (%) G log R R T (mm) 2 50 -0,030 1,843 69,65 5 20 0,831 1,902 79,78 10 10 1,299 1,934 85,89 25 4 1,812 1,969 93,12 50 2 2,149 1,992 98,22 100 1 2,459 2,013 103,13
Dalam  mendistribusikan  hujan  harian  menjadi
hujan  jam-jaman  digunakan  pendekatan  dari rumus  intensitas  hujan  dari  Dr.  Mononobe:
3 / 2 24        T t t R R T (7)
dengan R T adalah intensitas hujan pada durasi
t jam (mm/jam; R 24 adalah curah hujan harian.
(mm),  T  adalah  durasi  hujan  (jam);  t  adalah durasi  hujan  rencana  (mm),  durasi  hujan rencana  ditentukan  berdasarkan  durasi  hujan yang biasa terjadi di Indonesia yaitu t = 2-7 jam, sehingga  pola  distribusi  hujan  jam-jaman  dan excess rainfall dapat dilihat pada Tabel.
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
Tabel 5. Pola distribusi hujan jam-jaman dan hujan efektif ( excess rainfall ) Durasi Hujan (jam) Hujan R 2 Hujan efektif R 2 (mm) Hujan R 5 Hujan efektif R 5 (mm) Huja n R 10 69,6 79,8 85,9 (mm) (mm) (mm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 38,3 28,3 43,9 33,9 47,3 2 10,0 0,0 11,4 1,4 12,3 3 7,0 0,0 8,0 0,0 8,6 4 5,6 0,0 6,4 0,0 6,9 5 4,7 0,0 5,4 0,0 5,8 6 4,1 0,0 4,7 0,0 5,1
Tabel 5. Pola distribusi hujan .. (sambungan)
Hujan efektif R 10
(mm) Hujan R 25 Hujan efektif R 25 (mm) Huja n R 50 Hujan efektif R 50 (mm) Hujan R 100 Hujan efektif R 100 (mm) 93,1 98,2 103,1 (mm) (mm) (mm) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) 37,3 51,2 41,2 54,1 44,1 56,8 46,8 2,3 13,3 3,3 14,0 4,0 14,8 4,8 0,0 9,3 0,0 9,9 0,0 10,3 0,3 0,0 7,4 0,0 7,8 0,0 8,2 0,0
0,0 6,3 0,0 6,6 0,0 7,0 0,0
0,0 5,5 0,0 5,8 0,0 6,1 0,0
Hidrograf  satuan  sintettik  yang  dihasilkan  di sungai  Siak  merupakan  hidrograf  debit  banjir yang diasumsikan berlaku untuk kondisi debit di muara  sungai  Siak.  Kondisi  hidrograf  debit  ini merupakan hasil limpasan hujan efektif ( excess rainfall )  yang  jatuh  pada  DPS  Siak  ditambah dengan  aliran  dasar  ( base  flow )  .  Hidrograf banjir  rencana  di  Sungai  Siak  untuk  berbagai kala  ulang  yang  dihasilkan  ditunjukkan  pada Gambar 6.
3.2.  Analisa Hidraulika
Hitungan  hidraulika  untuk  daerah  sungai  Siak dilakukan  dengan  2  tujuan  yaitu:  (1)  untuk mengetahui debit sungai sebagai fungsi waktu di muara sehingga didapatkan prisma pasang- surutnya,  dan  (2)  menghitung  profil  muka  air sepanjang sungai.
Gambar 6. Hidrograf Banjir di sungai Siak pada berbagai

## kala ulang
Dalam  Gambar  7,  titik1  sampai  titik 19  adalah titik-titik  hitungan  untuk  sungai  utama  (sungai Siak)  sedang  titik  20  dan  21  adalah  titik hitungan  untuk  anak  sungai  Siak  yaitu  sungai Mandau  dan  sungai  Sail.  Titik  19  merupakan muara sungai Siak yang berhampiran langsung dengan  laut  (selat  Malaka)  sehingga  kondisi batas hilirnya merupakan pasang surut. Titik 6 dan 9 adalah titik pertemuan anak-anak sungai sedang titik-titik 15 adalah percabangan sungai karena ada pulau (delta) dekat muara dan  titik 18 adalah pertemuan sungai. Titik 1, 20 dan 21 berturut-turut  adalah  masukan  hidrograf  debit dari  hulu  sungai  Siak,  sungai  Sail  dan  sungai Mandau  merupakan  kondisi  batas  hulu  pada saluran yang dimodelkan.
Gambar 7. Skema jaringan titik hitungan hidraulik
3.2.1.  Kondisi awal dan kondisi batas
Kondisi  awal  pada  hitungan  hidraulika  ini ditentukan sembarangdan dilakukan dalam tiga periode  pasang  surut  sehingga  didapatkan kondisi  awal  yang  benar.  Hal  ini  dilakukan
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Waktu (jam) D eb it ( m 3/ d et ) Q2th Q5th Q10th Q25th Q50th Q100th
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
karena  elevasi  muka  air  dan  debit  sepanjang sungai sulit diperoleh.
Kondisi  batas  hulu  untuk  sungai  Siak  adalah debit dari DPS Siak, dan dari hulu sungai Sail dan  sungai  Mandau.  Di  ujung  hilir  sungai (muara) kondisi batas adalah elevasi muka air sebagai fungsi waktu yang diperoleh dari data pasang surut.
3.2.2.  Kondisi awal dan kondisi batas
Kondisi  awal  pada  hitungan  hidraulika  ini ditentukan sembarangdan dilakukan dalam tiga periode  pasang  surut  sehingga  didapatkan kondisi  awal  yang  benar.  Hal  ini  dilakukan karena  elevasi  muka  air  dan  debit  sepanjang sungai sulit diperoleh.
Kondisi  batas  hulu  untuk  sungai  Siak  adalah debit dari DPS Siak, dan dari hulu sungai Sail dan  sungai  Mandau.  Di  ujung  hilir  sungai (muara) kondisi batas adalah elevasi muka air sebagai fungsi waktu yang diperoleh dari data pasang surut.
3.2.3.  Running Model
Simulasi  model  hidraulik  dilakukan  dengan memasukkan  parameter  input:  data  geometrik dan kondisi batas/kondisi awal. Input geometrik meliputi data tampang sungai, kondisi kekasaran  dasar,  elevasi  dasar,  koefisien koriolis, faktor angin dan lainnya. Kondisi batas meliputi  kondisi  batas  hulu  berupa  debit  dan kondisi batas hilir berupa elevasi pasang surut. Running model dilakukan pada kondisi pasang susrut maksimum yaitu pada bulan Oktober dan dilakukan untuk 6 variasi kondisi kala ulang  2,
5, 10, 25, 50 dan 100 tahun.
3.3.  Kondisi Tampang di Muara Sungai Siak
3.3.1.  Analisis Tampang Muara Sungai
Berdasarkan  hasil  hitungan  prisma  pasang surut  di  atas  dapat  ditentukan  luas  tampang minimum  yang  dibutuhkan  muara  sungai dengan  menggunakan  rumus  (3) dan  hasilnya diberikan dalam Tabel 6.
Tabel 6. Prisma pasang surut dan tampang aliran
minimum di muara Debit Kala Ulang Prisma
Pasut, P (x10 3 m 3 ) A min (m 2 ) S = P/M T Kondisi Muara Q2th Q5th Q10th
Q25th Q50th Q100th 47.736 50.220 51.084 52.704 53.784 56.484 3.115 3.269 3.322 3.423 3.489 3.655 388,04 408,23 415,25 428,42 437,20 459,15 C, rB K, rB
K, rB K, rB K, rB K, rB
Pasang Perbani;  A ada = 3.225 m 2 ;  M tot = 123.019 m 3
C = Cukup ; K = Kurang ;  rB = relatif baik
Untuk  menentukan  luas  tampang  minimum muara  sungai  Siak,  sebagai  contoh  pada periode  kala  ulang  2  tahunan  (Q2th).  Prisma pasang  surut  dihitung  berdasarkan  Gambar  8 untuk  Q2th.  Gambar  9  digunakan  untuk menghitung prisma pasang surut pada Q100th. Terlihat  bahwa  luas  tampang  minimum  untuk Q2th yang disyaratkan untuk mulut sungai Siak masih lebih kecil dari kondisi tampang yang ada (Amin = 3.115 m 2 < A ada = 3.225 m 2 ). Hal ini menunjukkan  bahwa  luas  tampang  mulut sungai  Siak  yang  ada  saat  ini  dapat mengalirkan volume air akibat debit dan pasang surut  pada  periode  ulang  2  tahunan.  Untuk kondisi debit pada kala ulang yang lain (5, 10,
25,  50  dan  100  tahun),  tampang  sungai  yang ada  saat  ini  sudah  tidak  mampu  mengalirkan debit tersebut. Artinya bila debit banjir melewati sungai  maka  yang  mampu  dilewatkan  oleh muara  sungai  hanya  sebesar  kapasitas tampang  yang  ada  (nilainya  lebih  kecil  dari tampang  minimum),  sehingga  kelebihan  air
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
yang  tidak  bisa  dilewatkan  akan  kembali  ke arah hulu sungai sebagai air balik ( black water).
Gambar 8. Prisma Pasang Muara S Siak pada Q 2th
Gambar 9. Prisma Pasang Muara S Siak pada Q 100th
Air  yang  berbalik  tersebut  merupakan  salah satu penyebab cepatnya naik elevasi muka air di hulu sungai. Salah satu antisipasinya adalah memperbesar  tampang  yang  ada  sekarang (eksisting)  minimal  sama  dengan  luasan tampang  minimum  muara  sungai  Siak  sesuai dengan Tabel 6.
3.3.2.  Analisa Stabilitas Muara Sungai
Angka  stabilitas  S  di  muara  sungai  ditentukan berdasarkan  perbandingan  antara  Prisma pasut dan angkutan sedimen sepanjang pantai netto atau S=P/M tot . Angkutan sepanjang pantai total  merupakan  gabungan  angkutan  sedimen yang ditimbulkan gelombang dari berbagai arah (barat  laut,  utara  dan  timur  laut)  serta  untuk beberapa tinggi gelombang dan distribusinya.
Hitungan angkutan sepanjang pantai diprediksi berdasarkan data berikut :
1)  data  gelombang  yang  dipakai  adalah  data yang  bersesuaian  dengan  kondisi  simulasi running  pasang  surut  pada  model  yaitu periode Sept-Okt-Nop, dimana arah
gelombang  dominan  datang  dari  arah Tenggara  dengan  tinggi  gelombang  0,3 – 1,0  meter;  dalam  simulasi  diambil  tinggi gelombang  rata-rata  sebesar  0,65  m.
(dengan nilai H b = 0,65 m dan  b = 45 o )
2)  kecepatan  rambat  gelombang  rata-rata berasal dari arah Selatan dengan kecepatan 2,0 knot atau 1,0 m/det. (C b = 1,0 m/det)
3)  Gaya angkutan sedimen, P lb dihitung     o o 45 cos . 45 sin . 0 , 1 . 65 , 0 8 000 . 1 2  406 , 26  kg/det Angkutan Sedimen Netto, Qs lb P . 39 , 0  406 , 26 * 39 , 0  298 , 10  kg/det
dengan  mengambil  1  thn 000 . 536 . 31  detik, maka:  angkutan  sediment  netto  sepanjang pantai 019 . 123  m 3 /tahun. Dari analisa
tersebut diperoleh angkutan sedimen sepanjang  pantai  total  sekitar  muara  sungai Siak  adalah  M tot =  Qs  =  123.019  m 3 /tahun.
Berdasarkan  nilai  M tot tersebut  dan  prisma
-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 60 75 90 105 120 135 150 Tim e (jam ) D e b it Q ( m 3 /d t) Q Sect 19 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 60 75 90 105 120 135 150 Tim e (jam ) D e b it Q ( m 3 /d t) Q Sect 14 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 60 75 90 105 120 135 150 Tim e (jam ) D e b it Q ( m 3 /d t) Q Sect 19 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 60 75 90 105 120 135 150 Tim e (jam ) D e b it Q ( m 3 /d t) Q Sect 14 Saat pasang Saat surut Saat pasang Saat surut
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
pasang  surut, dapat  diketahui  stabilitas  muara sungai yang hasilnya diberikan dalam Tabel 6.
Pada  kondisi  saat  ini,  kondisi  muara  sungai
Siak relatif baik untuk semua kondisi kala ulang banjir. Nilai S yang didapat jauh lebih besar dari yang  disyaratkan  (S>150),  sehingga  dapat disimpulkan  kondisi  muara  sungai  Siak  masih relatif baik.
Dalam analisa hidraulika, dihitung juga elevasi muka  air  yang  terjadi  sepanjang  sungai  Siak akibat adanya debit dengan berbagai kala ulang dan kondisi pasang surut maksimum, hasilnya ditunjukkan pada Gambar 10a, 10b. Gambar 9a menunjukkan  bahwa  pada  saat  debit  banjir besar  dan  di  muara  mengalami  surut,  profil elevasi muka air dari hilir ke hulu dalam kondisi normal,  karena  debit  banjir  yang  terjadi  tidak terhalang/tertahan  pasang,  tapi  justru  dibantu oleh  kondisi  surut  sehingga  mempercepat/
memperlancar keluarnya air dari mulut sungai.
Sebaliknya,  Gambar  9b,  dimana  kondisi  debit banjir  dari  hulu  besar  dan  kondisi  hilir  sungai mengalami  pasang  maksimum  sehingga  air yang  menuju  hilir  akan  tertahan  oleh  muka  air yang  naik  atau  air  akan  berbalik  arah  ke  hulu ( back  water  effect ).  Pada  kondisi  ini,  terlihat pada bagian sungai di KM+220 (atau 60 km dari muara sungai) terjadi perubahan elevesi muka air  yang  cukup  signifikan  (0,94  m).  Hal  ini diakibatkan oleh adanya tahanan air akibat air pasang di muara sungai dan juga oleh adanya percabangan sungai (delta) sehingga kecepatan air di daerah ini melambat dan terjadi pembendungan (Gambar 10c).
Saat Surut (a) Saat Pasang (b)
Perubahan elevasi muka air di KM +220 saat pasut (c)
Gambar 10. Profil Muka air di sepanjang sungai Siak saat Pasang Surut

## 4.  Kesimpulan
a.   Hasil  hitungan  prisma  pasang  surut menunjukkan  bahwa  luas  tampang mulut muara sungai Siak yang ada saat ini hanya dapat mengalirkan volume air akibat  debit  dan  pasang  surut  pada periode ulang 2 tahunan (Amin = 3.115 m 2 < A ada = 3.225 m 2 ), sedang untuk debit  dengan  kala  ulang  yang  lain, kapasitas tampangnya tidak cukup dan kelebihan  debit  akan  dialirkan  ke  hulu sungai sebagai back water.
Jurnal Ilmiah Rekayasa Sipil Vol. 21 No. 1 Edisi April 2024
b.   Stabilitas  mulut  muara  sungai  Siak
masih  relatif  baik  dan  stabil  dengan angka  kestabilan  lebih  dari  388,0
(syarat: S>150).
c.   Mulai  terjadinya back  water  effect di
KM+220  (60  km  dari  muara  sungai) menyebabkan perubahan elevasi muka air  yang  cukup  signifikan  (0,94  m) akibat  adanya  pembendungan  aliran yang disebabkan adanya pengaruh air pasang  dan  simpul  percabangan sungai (delta).

## Daftar Rujukan
[1]  Ulwiya, A., Mudin, Y., and Rahman, A., 2019. Penentuan stabilitas muara sungai Batusuya berdasarkan parameter prisma  pasang  surut  dan  analisis  sedimentasi, J. Grafitasi , 18 (1), pp. 47-56.
[2]  Triatmodjo, B., 2012. Teknik Pantai . 2nd ed, Yogyakarta: Beta Offset.
[3]  Triatmodjo.  B.,  2010. Hidrologi  Terapan .  2nd  ed,
Yogyakarta: Beta Offset
[4]  Suprayogi,  I.,  Fatnanta,  F.,  and  Bochari,  2011. Pengembangan model peramalan intrusi air laut di estuari menggunakan pendekatan softcomputing, Laporan Akhir
Penelitian Fundamental , Pekanbaru: Universitas Riau
[5]  Novak,  P.,  Moffat,  AIB,  and  Nalluri,  C.,  1990. Hydraulic
Structures , London: E & FN Spon.
[6]  Wahyudi,  P.,  Bisri,  M.,  and  Sisinggih,  D.,  2015.  Analisis Pengendalian  Sedimentasi  Muara  Sungai  Banjir  Kanal Barat Kota Semarang, Jurnal Teknik Pengairan, 6 (2), pp. 239-250.
[7]  Sujatmoko, B., Zafani, SSV., Fauzi, M., 2022. Mendeteksi kejadian  banjir  di  sungai  Tande  Kab.  Lingga  dengan simulasi HEC-RAS. Jurnal Teknologi dan Rekayasa Sipil , 1 (1), pp. 28-36.
[8]  Istiarto, 2011. Simulasi Aliran 1-Dimensi Dengan Bantuan Paket  Program  Hiidrodinamika  HEC-RAS .  Modul Pelatihan.  Yogyakarta:  Jurusan  Teknik  Sipil  dan Lingkungan, UGM.
[9]  Anonim, 2008. HEC- RAS River Analysis System: User’s Manual,  US  Army  Corps  of  Engineers .  Hydrology Handbook, ASCE. USA: Hydrologic Engineering Centre. ASCE.
[10]  Sujatmoko, B., 2016. Penanganan Banjir Pada Jaringan Drainase  Menggunakan  EPA  SWMM  (Studi  Kasus  : Perumahan  Mutiara  Witayu  Pekanbaru). Prosiding Konteks 10 . Yogyakarta, Indonesia 26-27 Oktober 2016, Universitas Atmajaya: Yogyakarta.
[11]  Tim PLTU, 2020. Pengukuran Pasang Surut Sungai Siak Tahun 2020 . Pekanbaru: PLTU Tenayan.
[12]  Dishidros,  2021. Informasi  Pelabuhan  Indonesia  Tahun 2021 . Jakarta: Dishidros TNI-AL.
[13]  Jarrett,  J.T.,  1976. Tidal  prism-inlet  area  relationships . US  Army  Corps  of  Engineers,  Coastal  Engineering
Research  Center  and  Waterways  Experimental  Station, Vicksburg, GITI Report No 3.